[发明专利]使用高速通信的现场设备

说明书

提供了一种用于在设施中与危险区域和安全区域中的装置进行通信的系统。该系统包括：在设施的危险区域中的至少一个现场设备；位于设施的安全区域中的一个或多个控制器，用于管理至少一个现场设备；以及在安全区域和危险区域之间的现场屏障，用于至少将提供给至少一个设备的电能限制为处于或低于危险区域中的电能阈值。该系统还包括总线系统，该总线系统使用电线跨越现场屏障向至少一个现场设备提供电能，并且使用一个或多个光纤电缆跨越现场屏障来实现至少一个现场设备和一个或多个控制器之间的通信。

技术领域

本公开涉及诸如工业处理设施中的过程控制网络中的通信，更具体地，涉及在危险环境中利用光纤通信基础设施进行安全、可靠、高速的通信的过程控制网络。

背景技术

一些工业设施可能采用过程控制和自动化系统来自动化大型和复杂的工业(或制造)过程。这种系统可以利用控制室中的装置对处于现场的装置执行控制和输入/输出(I/O)功能。控制室装置可从现场收集输入/输出信息，可执行各种控制功能，并将输出传输回现场。

工业过程可以在可能产生可燃性危险气体的环境中实施。保护技术，例如本质安全(intrinsic safety，IS)或其他隔离方法，可以在这种设施中实施，以限制可用于点燃的电能和/或热能，以便在危险环境中提供电气装置的安全操作。例如，本质安全的屏障可用于限制能量并隔离控制室和现场之间的重要输入/输出操作。本质安全的装置也可以是一种装置和线路，其在正常或异常条件下不能释放足够的电能或热能来以最容易点燃的浓度点燃特定危险大气混合物。

发明内容

提供了一种用于在设施中与危险区域和安全区域中的装置进行通信的系统和方法。该系统包括：在设施的危险区域中的至少一个现场设备；位于设施的安全区域中的一个或多个控制器，用于管理至少一个现场设备；以及在安全区域和危险区域之间的现场屏障，用于至少将提供给至少一个设备的电能限制为处于或低于危险区域中的电能阈值。该系统还包括总线系统，该总线系统使用电线将电能跨越现场屏障提供到至少一个现场设备，并且使用一个或多个光纤电缆跨越现场屏障来实现至少一个现场设备和一个或多个控制器之间的通信。至少一个现场设备和一个或多个控制器之间的通信可以是以太网通信。

在一些实施例中，危险区域中的能量使用可以是本质安全(intrinsically safe，IS)的，或者可以满足现场总线本质安全概念(fieldbus intrinsically safe concept，FISCO)。电能阈值可以对应于设施的一个或多个操作约束，以防止点燃设施的危险区域中的气体。

在一个实施例中，现场设备可以包括具有本地光源和驱动电路的传输器。本地光源可以产生用于光纤通信的光，并且可以使用处于或低于能量阈值的电能来操作。驱动电路可以直接或间接地控制本地光源以产生与用于跨越一个或多个光纤电缆的传输的数据相对应的光信号。

在另一实施例中，系统可以包括用于产生光的外部光源，使用一个或多个光纤通信电缆中的第一光纤将所述光跨越现场屏障提供给现场设备。至少一个现场设备可以包括光开关和驱动电路。光开关可以调制和传输来自外部光源的光，以通过一个或多个光纤通信电缆中的第二光纤进行通信。驱动电路可以控制光开关来调制来自外部光源的光以进行传输。

一个或多个光纤通信电缆可以包括：用于进行从至少一个现场设备到一个或多个控制器的通信的第一光纤；以及用于进行从一个或多个控制器到至少一个现场设备的通信的第二光纤。至少一个现场设备可以是传感器、致动器或阀。

附图说明

上文简要概述的本公开的更详细描述可通过参考各种实施例来获得，其中一些实施例在附图中示出。虽然附图图示了本公开的选定实施例，但是这些附图不应被认为是对其范围的限制，因为本公开可以允许其他同等有效的实施例。

图1是示出根据一个实施例的示例过程控制网络的框图。

图2是示出根据一个实施例的诸如图1中的过程控制网络中的现场设备的示例的框图。